Chimie aquatique
La chimie aquatique étudie les équilibres chimiques et les vitesses de réaction qui déterminent la composition des eaux naturelles, des rivières et lacs aux océans et aux eaux souterraines.
Definition
La branche de la chimie environnementale qui s'intéresse à la composition chimique, aux équilibres et à la cinétique des réactions des eaux naturelles.
Scope
Ce domaine couvre les équilibres acido-basiques et carbonatés, les conditions d'oxydo-réduction, la spéciation et la complexation des métaux, ainsi que la chimie des nutriments qui régit la productivité. Il considère l'eau comme un milieu réactif où les gaz dissous, les minéraux, la matière organique et le biote interagissent, et fournit le cadre d'équilibre et cinétique utilisé dans les sciences de la qualité de l'eau et des écosystèmes aquatiques.
Sub-topics
Core questions
- Qu'est-ce qui contrôle le pH et la capacité tampon des eaux naturelles ?
- Comment les conditions redox structurent-elles la chimie aquatique ?
- Sous quelles formes chimiques les métaux et les nutriments se trouvent-ils dans l'eau ?
- Comment la chimie des océans réagit-elle à l'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique ?
Key theories
- Modèle d'équilibre chimique des eaux naturelles
- La composition des eaux naturelles peut être comprise à travers des équilibres acido-basiques, de solubilité, redox et de complexation couplés, complétés par la cinétique lorsque les réactions sont lentes, offrant un cadre quantitatif pour la prédiction de la spéciation.
- Tamponnage carbonaté et acidification des océans
- Le système carbonaté tamponne les eaux naturelles et l'eau de mer ; l'absorption du dioxyde de carbone anthropique abaisse le pH des océans et la saturation en carbonate, avec des conséquences pour les organismes calcifiants.
Mechanisms
La chimie aquatique s'articule autour de variables maîtresses : le pH, déterminé par le système carbonaté et d'autres systèmes acido-basiques ; le pE ou potentiel redox, déterminé par la disponibilité des donneurs et accepteurs d'électrons ; et les concentrations en ligands qui contrôlent la spéciation des métaux. Celles-ci interagissent avec la dissolution et la précipitation des minéraux, ainsi qu'avec l'absorption et la respiration biologiques.
Clinical relevance
La chimie aquatique est fondamentale pour le traitement de l'eau potable, l'évaluation de la pollution par les métaux et les nutriments, et les prévisions concernant la réponse des écosystèmes à l'acidification et à l'eutrophisation.
History
La chimie aquatique a été consolidée en tant que discipline quantitative, basée sur l'équilibre, par Stumm et Morgan à partir des années 1960, s'appuyant sur l'application des équilibres chimiques de Sillen aux eaux marines.
Key figures
- Werner Stumm
- James J. Morgan
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- stumm1996
- hoeghguldberg2007
Frequently asked questions
- Pourquoi le pH est-il qualifié de variable maîtresse en chimie aquatique ?
- Parce qu'il contrôle simultanément de nombreux autres équilibres, y compris la solubilité des minéraux, la spéciation des métaux et la distribution des espèces carbonatées.